[发明专利]一种多Agent协作粉体能源物料传输控制系统、方法及介质

说明书

本发明属于粉体能源物料的传输与控制领域，公开了一种多Agent协作粉体能源物料传输控制系统、方法及介质。非法闯入人员及违规操作检测模块采用了使用自制数据集训练和改进的YOLOv5n网络模型，检测到非法闯入人员或违规操作时报警；三维重建及质量计算模块采用了使用自制数据集训练和改进的3D‑R2N2网络模型，实现料堆RGB图像对应的体积元素空间模型的生成，利用辅助参照物得到单个体积元素的体积进而得到料堆体积，并计算出已传输物料的质量，从而提高粉体能源物料传输控制系统的可靠性。通过在多智能体强化学习仿真试验台和真实环境中训练MADDPG算法，使得粉体能源物料传输控制系统逐步达到人类可接受的传输水平。

技术领域

本发明涉及粉体能源物料传输与控制领域，特别是涉及一种多Agent协作粉体能源物料传输控制系统、方法及介质。

背景技术

随着全球粉体能源整体需求的持续增长和现代科学技术的不断进步，粉体能源物料传输控制技术作为战略性新兴产业的一个重要组成部分正在世界范围内迅速发展。多Agent强化学习技术在人民的生产和生活中得到了广泛的普及，多Agent强化学习技术通过编队控制、任务规划、路径规划、感知避障及动态自组织网络通信等关键技术，实现多Agent的智能协作控制，将大而复杂的系统改造成小的、彼此互相通信和协调的、易于管理的系统，进而并行地处理复杂的多个任务，提高算法的执行效率。将多Agent强化学习技术与粉体能源物料传输控制技术结合，能够大大提高粉体能源物料传输控制系统的自动化水平和工作效率，但是，如何更好地实现基于多Agent协作的粉体能源物料传输控制系统和装置仍是粉体能源物料的传输与控制领域的一个热点问题，得到了国内外研究人员十分广泛的关注。

实际生产环境中，在煤粉等粉体能源物料堆场里往往漂浮着大量的粉尘，极易遮挡运输车辆驾驶员的视线从而引起交通事故；容易引起尘肺、变态过敏反应等职业病的发生；对防火防爆、禁火禁烟有着极为严格的管理要求；另外，人力装卸效率较低，劳动强度大，因此粉体能源物料堆场环境的无人化、智能化势在必行。目前大多数粉体能源物料传输控制系统都是在多种昂贵传感器提供的外界环境的相关信息的基础上使用传统控制方法控制的，孙珊珊的“粉体稠密气力输送研究”中使用传统控制方法对单Agent进行单目标决策，这种方法存在运营经济性不高和传输效率较低的问题，无法应用于大批量粉体能源物料的快速分类传输。目前大多数粉体能源物料传输控制系统中粉体能源的传输往往是按需进行的，其需求具有很强的不规律性，时断时续的情况比较普遍，会因系统空转带来大量的电能消耗，效率极其低下。传统粉体能源物料传输控制系统一般是在建立外界环境和物料传输过程的近似数学模型的基础上设计控制器进行控制，对模型的数学建模具有依赖性，由于外界环境和粉体能源物料传输过程中的各种影响因素无法全部地考虑，所以很难精确地建模和控制。传统物料传输控制系统没有考虑到粉体能源物料在长期存放时产生的损耗、自燃等问题；这些问题大大影响了物料传输控制系统的经济性、实用性和可靠性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是传统粉体能源物料传输控制系统在粉体能源物料堆场环境中传输效果不佳的问题，提出了一种多Agent协作粉体能源物料传输控制系统、方法及介质，基于改进的3D-R2N2和改进的YOLOv5n实现。首先，采用RGB相机对外界环境进行感知，其次，采用多Agent深度强化学习方法代替传统的控制方法，提高了物料传输控制系统的经济性、实用性和可靠性。另外，本发明还加入非法闯入人员及违规操作检测功能和优先传输呆滞粉体能源物料的设定，提高了粉体能源物料传输控制系统的安全性。本发明使用深度学习三维重建的方式代替传统称重系统计算粉体能源物料的质量，简化了物料传输控制系统的机械结构，提高了物料传输控制系统的可靠性。本发明使用密闭的气力传输方式代替传统的皮带传输方式从而减少粉体能源物料堆场的粉尘污染，有效传输距离可达500米，完全可以在崎岖复杂的地形下长距离大运力传输粉体能源物料。本发明在粉体能源物料堆场环境中的应用具有极大的实际应用价值与现实意义，大大提高了粉体能源物料传输的自动化程度，节省了人工成本，很大程度上提高了粉体能源物料传输的效率。